IGBT模块的封装技术难度高，高可靠性设计和封装工艺控制是其技术难点。IGBT模块具有使用时间长的特点，汽车级模块的使用时间可达15年。因此在封装过程中，模块对产品的可靠性和质量稳定性要求非常高。高可靠性设计需要考虑材料匹配、高效散热、低寄生参数、高集成度。封装工艺控制包括低空洞率焊接/烧结、高可靠互连、ESD防护、老化筛选等，生产中一个看似简单的环节往往需要长时间摸索才能熟练掌握，如铝线键合，表面看只需把电路用铝线连接起来，但键合点的选择、键合的力度、时间及键合机的参数设置、键合过程中应用的夹具设计、员工操作方式等等都会影响到产品的质量和成品率。
IGBT模块封装工艺流程
散热效率是模块封装的关键指标，会直接影响IGBT的最高工作结温，从而影响IGBT的功率密度。由于热膨胀系数不匹配、热机械应力等原因，模组中不同材料的结合点在功率循环中容易脱落，造成模块散热失效。
| 主流方案 | 先进方案 |
芯片间连接方式 | 铝线键合 | 铝带键合、铜线键合 |
模组散热结构 | 单面直接水冷 | 双面间接水冷、双面直接水冷 |
DBC板/基板材料 | DBC：Al2O3 | DBC：AIN、Si3N4 |
基板：Cu | 基板：AISiC |
芯片与DBC基板的连接方式 | SnAg焊接 | SnSb焊接、银烧结、铜烧结 |
提高模组散热性能的方法包括改进芯片间连接方式、改进散热结构、改进DBC板/基板材料、改进焊接/烧结工艺等。比如英飞凌的IGBT5应用了先进XT键合技术，采用铜线代替铝线键合、银烧结工艺、高可靠性系统焊接，散热效率得到大幅提升，但同时也面临着成本增加的问题。
另外还有客户壁垒：认证周期长，先发企业优势明显
IGBT产品取得客户认可的时间较长。由于其稳定性、可靠性方面的高要求，客户的认证周期一般较长，态度偏向谨慎，在大批量采购前需要进行多轮测试。新进入者很难在短期内获得下游客户认可。
| 消费类 | 工业级 | 汽车级 |
工况 |
| 不同行业有所不同 | 高温&低温、震动 |
工作结温 | -20-70° | -25-150°C | -40-150° |
湿度 | 低 | 根据工作环境确定 | 0-100% |
失效率要求 | 3% | <1% | 0 |
使用时间 | 1-3年 | 3-10年 | 10-15年 |
认证标准 | JEDEC标准(器件) | JEDEC标准(器件) | AEC-Q101(器件) |
| IEC60747-15(模组) | IEC60747-15(模组) | AQG 324(模组) |
设计要点 | 防水 | 防水、防腐、防潮、防霉变 | 增强散热效率、抗震设计 |
不同应用场景对IGBT模块的要求
以汽车级IGBT为例，认证全周期可达2-3年。IGBT厂商进入车载市场需要获得AEC-Q100等车规级认证，认证时长约12-18个月。通过后，厂商还需与车厂或Tier 1供应商进行车型导入测试验证，这一过程可能持续2-3年。在测试验证完成后，供应商通常会先以二供或者三供的身份供货，再逐步提高量。而在需求稳定的情况下，车厂出于供应链安全考虑，更倾向于与现有供应商保持合作，新IGBT供应商可能无法得到验证机会。
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